Elektromanyetik hibrit retort sistemi tasarımı ve imalatı

Günümüz dünyasında nüfus artışı ve yoğun iş temposu nedeniyle hazır gıdalara olan talep gitgide artış göstermektedir. Gıda ürünlerine herhangi bir işlem uygulanmadığı taktirde hızlı bir şekilde bozulmakta ve insan sağlığı açısından hassas olabilmektedir. Hazır paket gıdaların uzun raf ömrü sağlaması ve insan sağlığı açısından uzun vadede tüketilebilir olabilmesi için gerekli ısıl işlemden geçmeleri gerekmektedir. Gıdaların korunması amacıyla gerçekleştirilen ısıl işlemler retort teknolojisi ile gerçekleştirilmektedir. Günümüzde gıda endüstrisi alanında yaygın olarak kullanılan retort sistemleri genellikle katı yakıt gibi fosil kaynakların kullanıldığı yoğun enerji tüketen sistemlerdir. Retort sistemlerinin de yer aldığı gıda sektöründe üretim aşamaları esnasında yüksek oranda enerji tüketilmektedir. Bu nedenle retort sistemleri karbon emisyonu açısından önemli bir paya sahiptir. Tez çalışmasında geleneksel olarak kullanılan buhar veya sıcak su ile çalışan basınçlı retort sistemlerinde aracı akışkan olan suyun elde edilmesinde kullanılan fosil yakıt tüketimine alternatif olarak elektrikle çalışan, retort sistemi tasarımı ve üretimi gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında Comsol ve ANSYS/Maxwell programlarında eş zamanlı olarak yürütülen matematiksel model geliştirme çalışmaları ve analizleri gerçekleştirilmiştir. Sistem içerisinde ve ürün içerisinde meydana gelen manyetik alan dağılımı ve sıcaklık dağılımı değerleri incelenmiştir. Matematiksel modellerde sistem içerisinde kullanılacak frekans, amper değeri, bobin geometrisi ve sistem boyutları farklı değerlerde denenmiş ve optimum sistem değerleri alınmıştır. Frekans değerleri 10, 25, 100 kHz değerlerinde karşılaştırılmış ve optimum frekans değeri 25 kHz olarak belirlenmiştir. Bobin geometrisi hem dairesel hem de dikdörtgensel olarak analizlerde test edilmiş ve karşılaştırılmıştır. Modelleme çalışmalarından elde edilen sonuçlar birbirine yakın elde edilmiştir. Sistemde ısıl işlemin gerçekleştirileceği ürünleri içeren konserveler 1, 3 ve 4 adet olarak tasarlanmış ve sıcaklık dağılımları incelenmiştir. Dört adet konserve içeren tasarımda sıcaklık homojen bir şekilde dağılım göstermiş ve konserveler arasında ısı alışverişi gerçekleşmiş ve dengeli bir ısıtma sağlanmıştır. Sistem gövde malzemesi polimer FR4 için matematiksel modellemeler sonucunda farklı kalınlıklarda sisteme etkisi incelenmiş ve üretimi matematiksel model doğrulama çalışmaları kapsamında gerçekleştirilmiştir. Tez kapsamında elektrikle çalışma prensibine dayalı retort sistemi tasarımı tamamlanmış ve üretimi gerçekleştirilmiştir. Sistem içerisinde yer alan konservelerin ısıl işlemi için ön deneme yapılmış ve hedef yüzey sıcaklığı olan 120 °C sıcaklık değerine ulaşılmıştır.